blog.fcuzhhorod.com

Berikut ini adalah bagian ke-17 dari serangkaian kutipan dari proyek buku Kelvin Rodolfo yang sedang berjalan “Memiringkan Monster Morong: Perampokan Melawan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Bataan dan Energi Nuklir Global.“

Mari kita lihat bagian terakhir dari siklus bahan bakar nuklir sebelum sampai ke BNPP. Ingatlah bahwa alasan utama kami melakukan hal ini adalah untuk terus memeriksa berapa banyak bahan bakar fosil yang akan dibakar, dan berapa banyak CO2 rumah kaca yang akan dihasilkan untuk bahan bakar BNPP, jika BNPP diaktifkan. Pemurnian uranium yang keluar dari tambang menggunakan energi dalam jumlah besar, sebagian besar, jika tidak seluruhnya, berasal dari bahan bakar fosil yang melepaskan CO2 ke udara.

Proses pengayaan

Untuk dijadikan bahan bakar reaktor nuklir, kandungan uranium U235 harus ditingkatkan 4 hingga 7 kali lipat, dari hanya 0,7% menjadi antara 3 dan 5%. Kami menyebut uranium tingkat reaktor ini sebagai “Uranium yang Diperkaya Rendah” atau LEU. Uranium untuk senjata nuklir disebut “Uranium yang Sangat Diperkaya” atau HEU, karena hampir semuanya U235, seperti kubus seukuran pesawat yang diekstraksi dari satu meter kubik bijih dalam gambar penambangan ideal kami di Foray 16, yang direproduksi di bawah. Kami akan kembali ke senjata nuklir nanti.

Langkah pertama dalam pengayaan adalah mengolah kue kuning dengan asam fluorida yang sangat kuat untuk menghasilkan uranium heksafluorida (UF)₆) – enam atom fluor terikat pada satu atom uranium. Jika Anda pernah mengagumi lanskap atau potret yang diukir dengan halus pada panel kaca, ketahuilah bahwa asam fluoridalah yang digunakan untuk melarutkan karya seni ke dalam kaca.

UF₆ padat pada suhu normal, tetapi mudah berubah menjadi gas pada 56,5°C. Dalam bentuk gas itulah U235 dapat dipisahkan dari U238.

Atom U235 sedikit lebih kecil massanya dibandingkan atom U238, sekitar satu persen lebih kecil. Dan karena itu UF₆ molekul yang atom uraniumnya adalah U235, juga sedikit lebih kecil massanya dibandingkan molekul yang atom uraniumnya adalah U238. Oleh karena itu, molekul yang mengandung isotop uranium berbeda dapat dipisahkan satu sama lain dengan memutar UF₆
gas dalam sentrifugal.

Idenya, yang diilustrasikan di bawah, sederhana saja. UF₆ molekul dengan atom uranium U238, seperti yang berwarna oranye di atas centrifuge, sedikit lebih berat dibandingkan dengan atom U235, seperti yang berwarna hijau tua di UF₆ model di dasar centrifuge. Mesin sentrifugal yang berputar akan melemparkan molekul-molekul yang lebih berat ke dinding sentrifugasi dengan lebih kuat, sehingga molekul-molekul tersebut akan menghabiskan lebih banyak waktu di sana. Molekul yang lebih ringan dengan atom U235 menghabiskan lebih banyak waktu di dekat nukleus, tempat mereka dapat dipanen.

Idenya sederhana, namun teknologinya sangat rumit, mahal, dan menghabiskan banyak energi. Jika Anda aneh dan menyukai aritmatika, tambahkan berat enam fluor, masing-masing berbobot 9, ke sebuah atom berbobot 238, dan bandingkan bobot tersebut jika atom berbobot hanya 235. Perbedaan beratnya memang kecil, jika hanya itu yang bisa Anda gunakan untuk memisahkannya.

Sentrifugal pengayaan adalah mesin yang benar-benar tangguh. Tingginya biasanya satu hingga empat meter. Orang-orang Iran dalam foto tersebut menjadi subyek kontroversi di zaman kita karena ketakutan bahwa Iran mungkin sedang mengembangkan senjata nuklir.

Inti dari mesin sentrifugal adalah a rotor, tabung berputar vertikal dengan diameter 10 hingga 30 sentimeter. Rotor harus berputar 50.000 hingga 70.000 putaran per menit karena metode ini memerlukan percepatan sentrifugal hingga satu juta kali lipat gravitasi. Kecepatan putaran dinding rotor antara 400 dan 500 meter per detik – lebih cepat dari kecepatan suara.

Untuk menahan tekanan seperti itu, sentrifugal harus sangat ringan, namun kuat dan seimbang sempurna. Bantalan tersebut harus disegel secara vakum di dalam wadah yang kuat untuk meminimalkan gesekan, yang sangat besar pada kecepatan sedemikian rupa sehingga untuk menguranginya, medan magnet harus digunakan sebagai pengganti bantalan logam. Mesin sentrifugal tidak dapat dihentikan atau diperlambat, dan harus dijalankan terus menerus selama 25 tahun atau lebih.

Selain itu, uranium fluorida sangat korosif. Semua bahan centrifuge harus mampu menahan hal ini.

Bagaimana uranium yang diperkaya diekstraksi? Bagian bawah centrifuge dipanaskan sehingga gas naik sepanjang dinding rotor, berputar menuju pusatnya dan turun sepanjang intinya. Ingatlah bahwa molekul yang lebih berat menghabiskan lebih banyak waktu di dekat dinding, sehingga mereka ditarik keluar dari centrifuge di sana. Seperti yang ditunjukkan diagram, molekul dengan U235 menghabiskan lebih banyak waktu di dekat nukleus, sehingga mereka ditarik keluar dengan tabung dari dasar area inti.

Namun, sebuah alat sentrifugal menghasilkan pengayaan yang sangat sedikit sehingga gas harus dialirkan melalui serangkaian atau “kaskade” yang terdiri dari sepuluh atau dua puluh alat sentrifugal untuk akhirnya memperkaya gas hingga 3 – 5 persen U235. Begitu sedikit U235 yang diekstraksi oleh mesin sentrifugal sehingga bagian yang terpakai harus diumpankan kembali melalui proses tersebut. Yang terakhir, sekitar 0,2% dari U235 – 29% dari 0,7% – tidak dapat diekstraksi, hanya karena memerlukan terlalu banyak energi untuk melakukan hal tersebut.

Sulit untuk menentukan berapa banyak energi yang digunakan untuk memperkaya uranium menjadi bahan bakar reaktor. Industri nuklir mengukur hal ini dengan “Unit Kerja Separatif” (SWU) yang kompleks. Ini bervariasi berdasarkan konsentrasi U235 dan massa uranium yang sedang diproses, konsentrat akhir, dan “ekor” – bahan yang tersisa setelah proses.

Perhitungan khas SWU: untuk memproduksi 20 kilogram bahan bakar nuklir dari 140,9 kilogram uranium yang mengandung 0,711% U235, menyisakan 0,2% U235 di bagian ekor, akan membutuhkan listrik sebesar 6 megawatt-jam

Hal ini akan memberi Anda gambaran mengenai besarnya jumlah listrik yang digunakan untuk memperkaya uranium. Semua ini harus berasal dari sumber-sumber tradisional, karena sebagian besar pabrik pengayaan tidak berlokasi di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir. Hal ini tentu saja akan menghasilkan CO yang banyak₂.

Pembuatan

Setelah pengayaan, semakin banyak energi yang dikeluarkan. Uranium yang diperkaya dalam bentuk uranium fluorida (UF₆) diangkut ke pabrik bahan bakar nuklir, di mana ia diproses menjadi bubuk uranium dioksida (UO).₂).

Untuk membuat batang bahan bakar, bubuk tersebut dikompres menjadi pelet keramik. Itu ditumpuk dan disegel di dalam tabung logam paduan zirkonium dengan diameter sekitar satu sentimeter dan panjang 4 meter. Rakitan bahan bakar tipikal adalah kumpulan 179 hingga 264 batang bahan bakar, dan 121 hingga 193 rakitan terdiri dari inti reaktor. Zirkonium memainkan peran khusus dalam bencana pembangkit listrik tenaga nuklir, seperti yang akan kita lihat nanti.

Akhirnya, ketika rakitan diangkut ke reaktor dengan kendaraan bertenaga diesel, pengeluaran bahan bakar fosil “front end” untuk membawa bahan bakar nuklir ke pembangkit listrik tenaga nuklir telah selesai. Pada titik ini, semua keuntungan dari energi nuklir “murah” akan diperoleh.

Namun lebih banyak uang dan energi masih perlu dibelanjakan pada “bagian belakang” Siklus Nuklir, yang mencakup setiap proses yang diperlukan untuk menangani dan pada akhirnya membuang limbah radioaktif yang dihasilkan dengan aman, dan untuk menjaga pembangkit listrik tetap beroperasi setelah masa pakainya mencapai 40 tahun. atau lebih tidak berfungsi lagi. bertahun-tahun.

“Bagian belakang” dieksplorasi dalam perjalanan kami berikutnya. – Rappler.com

Nantikan Rappler untuk seri Rodolfo berikutnya.

Dr. Lahir di Manila dan menempuh pendidikan di UP Diliman dan University of Southern California, Kelvin Rodolfo telah mengajar ilmu geologi dan lingkungan di University of Illinois di Chicago sejak tahun 1966. Beliau mempunyai spesialisasi dalam bidang bahaya alam Filipina sejak tahun 1980an.

Potongan sebelumnya keluar Miringkan ke Monster Morong:

• (OPINI) Miring ke Monster Morong
• (OPINI) Berg Natib dan saudara perempuannya
• (OPINI) Menghanguskan, membunuh, menghancurkan: Pada aliran dan gelombang piroklastik
• (OPINI) Di bawah perairan Teluk Subic terdapat endapan aliran piroklastik tua, dan banyak sesar
• (OPINI) Propaganda tentang tanah longsor, gempa bumi dan PLTN Bataan
• (OPINI) Temukan Kesalahan Lubao
• (OPINI) Sesar Lubao di BNPP, dan ancaman vulkanik di sana
• (OPINI) Bagaimana gunung berapi Natib dan 2 saudara perempuannya berasal
• (OPINI) Ancaman BNPP Lainnya: Gempa Megathrust Palung Manila dan Tsunaminya
• (OPINI) Lucu, lucu, lucu: Bagaimana mereka membangun PLTN Bataan
• (OPINI) Bahan bakar BNPP dari mana, oh dari mana?
• (OPINI) ‘Megaton to Megawatt’: Harga dan biaya sebenarnya dari energi nuklir
• (OPINI) Pengayaan uranium untuk energi mengarah pada pengayaan senjata
• (OPINI) Pengenalan siklus bahan bakar nuklir
• (OPINI) Tentang Penambangan dan Penggilingan Uranium